Ландшафты мозга. Об удивительных искаженных картах нашего мозга и о том, как они ведут нас по жизни - Ребекка Шварцлоуз

В некоторых случаях внести значительные изменения достаточно легко. Например, было показано, что просто включение аудиозаписи сердцебиения матери и низкочастотных составляющих ее голоса (тех звуков, которые были бы слышны ребенку в матке) на три часа в день, пока недоношенный ребенок остается в больнице, влияет на развитие его слуховой коры[137]. Исследователи обнаружили, что эта часть мозга, включающая в себя частотную карту A1, была толще у тех детей, которые слышали эти записи, по сравнению с теми, кто их не слышал.

Глубокое когнитивное и перцептивное влияние раннего сенсорного опыта касается всех детей, а не только тех, кто находился в отделении интенсивной терапии. Другой пример относится к детям, рожденным с катарактой (мутным пятном), затмевающей зрение в одном или обоих глазах. Если ребенок родился с такими пятнами, его глаза и зрительные карты мозга, такие как V1, лишены возможности получать структурированные зрительные сигналы. Исследования на людях и на животных показали, что эта депривация вносит хаос в строение карты V1 и других зрительных карт мозга. В результате карты формируются на основании размытых или односторонних сигналов, которые они все же могут получать. Если катаракту удалить хирургическим путем в течение нескольких недель после рождения, у ребенка высокий шанс иметь более или менее нормальное зрение во взрослом возрасте[138]. Но каждая неделя отсрочки операции снижает вероятность восстановления нормального зрения. Взрослые люди, имевшие катаракту в раннем возрасте, обычно хуже различают мелкие детали, улавливают некоторые сложные движения и распознают лица[139]. Эти трудности связаны не с тем, что происходит у них в глазах, а с тем, что уже произошло в их мозге.

Примеры такого рода показывают, насколько чувствительными являются карты мозга в отношении внешних факторов в первые дни жизни человека. Даже кажущиеся незначительными нарушения в этот период могут иметь долгосрочные последствия для карт мозга и сенсорного восприятия. Очень может быть, что вам такая чувствительность кажется странной или даже бессмысленной. Учитывая, что наши гены и эволюционные факторы формируют строение нашего тела самыми разными способами, удивительно и даже обидно, что мы в такой степени зависимы от каких-то звуков, зрительных образов и ощущений. Однако на самом деле эта странная чувствительность одновременно является нашей дополнительной способностью, поскольку дает каждому существу возможность адаптироваться к окружающей среде специфическим и адекватным образом.

В эволюционном контексте живые существа адаптируются к окружающей среде по той причине, что гены, которые помогают выживать и размножаться в конкретной среде, с большей вероятностью передадутся потомкам. Такой тип адаптации реализуется на протяжении поколений. Но я говорю о другом типе адаптации, которая происходит уникальным образом для каждого отдельного мозга на протяжении дней, недель или месяцев. В утробе матери и в первые яркие и бурные дни вскоре после рождения мозг собирает информацию о мире, в котором человеку предстоит жить. На основании этой информации карты мозга реконструируются и перестраиваются, перенаправляя ограниченные нейронные ресурсы на обработку специфических зрительных, звуковых и тактильных сигналов, которые человек получает, в ущерб обработке сигналов, которых нет. В общем и целом такая адаптация является значительной инвестицией. В мире природы окружающая среда сравнительно стабильна на протяжении коротких отрезков времени. С высокой вероятностью мы умрем в такой же среде, в которой родились. Учитывая все возможные состояния среды, в которой нам предстоит жить, имеет смысл инвестировать и подготавливаться к жизни в той среде, которую мы почувствовали в младенчестве. И только когда это общее правило не работает, как в случае детей, начинающих жизнь в отделениях интенсивной терапии или с временной слепотой от катаракты, эта форма адаптации оборачивается против нас.

Чтобы понять, как такая адаптация может помочь, а не помешать, рассмотрим пример ребенка, рожденного с нефункциональной сетчаткой. Такое случается по ряду причин, включая врожденные нарушения и очень преждевременные роды.

В отличие от катаракты, такие повреждения сетчатки нельзя исправить хирургическим способом. Поэтому такой ребенок будет слепым от рождения и, вероятно, на протяжении всей жизни. Ему не нужна зрительная кора и сложная карта V1. Без возможности приспособиться к обстоятельствам такой человек остался бы с большим бесполезным фрагментом мозга. И это плохо, поскольку, как мы видели, пространство в мозге стоит дорого. Кроме того, у такого ребенка возникнут специфические трудности – от ориентирования в пространстве до идентификации родственников и распознавания опасности. Однако в поисках информации ему придется опираться на другие чувства, например, читать тексты кончиками пальцев или находить предметы, например машины, по издаваемым ими звукам. Поэтому человек не может оставлять участок мозга неиспользуемым.

К счастью, он не останется с частично неработающим мозгом. Еще до рождения мозг меняется под влиянием слепоты. Отсутствуют волны сетчатки, которые в норме формируют зрительную карту. Из-за отсутствия нормальной зрительной активности до рождения и нормальных зрительных сигналов после рождения изменяются не только зрительные карты, но также карты тактильных ощущений и слуха. В конечном итоге у слепых детей зрительная кора очень сильно уменьшается[140]. Например, у слепых от рождения людей участок в задней части мозга, который обычно содержит зрительную карту V1, вместо этого поддерживает обработку речевых сигналов. В результате области мозга, которые обычно обрабатывают зрительные сигналы, в мозге слепого ребенка не будут лишними. Ребенок использует эти участки для обработки других важнейших сигналов, таких как речь. Короче говоря, радикальная перестройка “зрительной” коры дает слепому от рождения ребенку возможность адаптироваться к обстоятельствам и использовать мозг наиболее эффективным образом для конкретной ситуации и нужд.

Изменение границ зрительной коры помогает мозгу адаптироваться к жизни без зрения, но эти преимущества не всеми используются в одинаковой степени. Зрительная кора взрослых людей, которые были слепы от рождения или ослепли в очень раннем возрасте, ориентирована на выполнение других функций в гораздо большей степени, чем у взрослых людей, ослепших в более поздние годы[141]. Важный фактор – это возраст, когда человек ослеп, а не то, сколько времени прошло с тех пор, как он ослеп. Когда зрительная кора ребенка уже начала обрабатывать зрительную информацию и создавать зрительные карты, ограничиваются возможности последующей трансформации этой территории.

В целом это относится ко всем картам мозга: младенчество и в меньшей степени раннее детство – периоды наиболее активного формирования и уточнения карт мозга. Значительные перестройки, возможные в мозге новорожденного ребенка, у взрослых людей уже не происходят. И все же многие характеристики карт мозга остаются в какой-то степени моделируемыми, что позволяет взрослым животным подстраивать перцептивные и двигательные способности к требованиям окружающей среды. В этом типе обучения просматривается некоторое сходство с адаптацией,